塔里木盆地柯坪奧陶系地層特征及沉積演化

黃智斌，郭 峰，楊芝林，王鈺婷，張宇恒

(1.中國石油塔里木油田分公司 勘探開發研究院，新疆 庫爾勒 841000；2.西安石油大學 陜西省油氣成藏地質學重點實驗室，陜西 西安 710065)

柯坪水泥廠奧陶系剖面位于柯坪縣北北西10 km的柯坪縣水泥廠(喀瑪提坎大溝口西岸)北側，地層發育良好、化石豐富、出露較好，是柯坪塔格小區奧陶系的典型剖面之一。底與寒武系下丘里塔格組整合接觸，上部(缺失印干組)與鐵熱克阿瓦提組假整合接觸，厚673.7 m。其代表性、廣泛對比性等均達上佳。本次研究按1 ∶500的精度實測了該剖面，通過對露頭仔細觀測和系統采樣，研究了剖面的巖性組合和古生物特征、層序界面特征、準層疊置結構和三級層序劃分。

1 地層劃分及巖性特征

本文以前人研究成果為基礎[1-13]，以全國地層委員會(2001)關于奧陶系3統6階的年代地層劃分方案為主要參考[8]，將下奧陶統劃分為蓬萊壩組、鷹山組和大灣溝組等3個組；薩爾干組劃分為中統頂部至上統底部，坎嶺組和其浪組歸為上統(見表1)。

蓬萊壩組(O1p)：可分為三段，下段為灰色、淺灰色中厚層狀亮晶砂屑灰巖、中粗晶云巖，細晶灰巖夾粉晶灰巖，偶見殘余砂屑硅質巖。中段為淺灰色中厚層狀粉晶白云巖、黑色殘余砂屑硅質巖夾亮晶砂屑白云巖。上段為灰色、淺灰色粉細晶白云巖、砂屑白云巖夾薄層硅質巖。底以一套塊狀灰巖與下伏下丘里塔格組灰色白云巖整合接觸，頂以砂屑灰巖與上覆鷹山組灰色泥晶灰巖不整合接觸。主要為半局限臺地沉積。

鷹山組(O1-2y)：巖性組合為淺灰、灰色薄-厚層狀泥晶灰巖、藻粘結泥晶灰巖、細粉晶灰巖、亮晶粒屑灰巖為主，局部夾薄層粉晶白云巖。頂以中厚層狀泥晶灰巖與上覆大灣溝組瘤狀、薄層夾不規則硅質條帶灰巖整合接觸。泥晶灰巖常發育水平層理，砂屑灰巖可見波狀層理、平行層理發育。屬于開闊臺地灘間海、臺內淺灘環境。

大灣溝組(O2d)：主要為淺灰、灰色中薄層瘤狀生屑泥晶灰巖，中部夾生屑灰巖，底部夾不規則硅質條帶。底以深灰色中層瘤狀藻凝塊灰巖與鷹山組頂深灰色中層狀泥晶灰巖整合接觸。大灣溝組典型特征是生屑含量較多。屬于臺地邊緣生物碎屑灘。

薩爾干組(O2-3s)：為黑色頁巖夾灰黑色薄層或凸鏡狀泥晶灰巖，局部層段夾有硅質條帶。頂、底界均以黑色頁巖與灰色灰巖整合接觸。薩爾干組地層為灰色薄層狀泥晶灰巖、黑色頁巖，局部頁巖和灰巖互層。沉積水體較深，代表了較深水盆地沉積。

坎嶺組(O3k)：下部為灰色中薄層狀泥質灰巖，中及上部主要為紫紅色薄層泥質泥晶灰巖及頁巖。頂以紫紅色頁巖與上覆其浪組灰綠色頁巖整合接觸。坎嶺組沉積厚度較薄，僅11.98 m，沉積水體也比較深，屬于混積陸棚環境。

其浪組(O3q)：主要為灰色薄層狀泥質灰巖、瘤狀泥質灰巖及灰綠色鈣質、粉砂質頁巖、粉砂巖韻律互層。頂以瘤狀泥質灰巖與鐵熱克阿瓦提組灰綠色砂巖假整合接觸。其浪組頁巖水平層理發育，灰巖橫向分布穩定，局部具有瘤狀特征。屬于混積陸棚相的深水陸棚及淺水陸棚沉積。

2 層序地層特征

2.1 層序界面特征

通過對剖面詳細研究，發現中、下奧陶統碳酸鹽巖主要發育Ⅱ型層序不整合界面，而上奧陶統發育相對海平面快速上升形成的Ⅲ型層序邊界。

Ⅱ型層序邊界形成時，海平面發生過短暫的下降，隨之上升，因而識別特征沒有Ⅰ型層序邊界顯著，僅在近岸部位有微小的侵蝕。如中下奧陶統層序Ⅰ～層序Ⅳ底界面。Schlager認為除了不整合面(Ⅰ型和Ⅱ型)外，可以把突發海泛面做為旋回層序劃分的分界，稱為Ⅲ型層序邊界[14]，在此層序邊界之上有明顯的水體突然加深的現象，如上奧陶統層序Ⅴ底界面。

2.2 準層序類型、疊置關系及三級層序劃分

柯坪縣水泥廠奧陶系剖面主要為碳酸鹽巖臺地沉積環境，高頻層序類型多樣且特征明顯，主要包括六級米級旋回韻律層、五級準層序(準層序)及四級準層序組(準層序組)。

六級韻律層在柯坪縣水泥廠剖面主要為潮下型、環潮坪型及L-M型，主要表現為以下幾種組合形式：①每個旋回下部巖石單元為淺灰色、灰白色中厚層狀粉晶灰巖，上部巖石單元為灰色、淺灰色薄至中層狀亮晶砂屑灰巖；②每個旋回下部巖石單元為灰色、淺灰色中層狀粉晶云巖，上部巖石單元為淺灰色中層狀(殘余砂屑)中細晶白云巖③每個旋回下部巖石單元為灰色、淺灰色中層狀泥、粉晶云巖，上部巖石單元為淺灰色中層狀(殘余砂屑)中粗晶白云巖；④每個旋回下部巖石單元為灰色、淺灰色中層狀泥晶灰巖，上部巖石單元為淺灰色中厚層狀亮晶砂屑灰巖；⑤每個旋回下部巖石單元為灰色、淺灰色中薄層狀泥晶灰巖，上部巖石單元為淺灰色中層狀藻砂屑灰巖；⑥每個旋回下部巖石單元為深灰色、黑色頁巖，上部巖石單元為淺灰色中薄層狀泥晶灰巖或泥質灰巖；⑦每個旋回下部巖石單元為灰綠色頁巖，上部巖石單元為灰色薄層狀粉屑灰巖；⑧每個旋回下部巖石單元為淺灰色、灰黑色殘余砂屑硅質巖，上部巖石單元為淺灰色中層狀中細晶白云巖(見圖2、圖3)。

五級準層序主要由大約4～5個六級韻律層垂向疊加組成，其具體表現形式隨其在三級層序中所處的不同體系域而不同。當其處于三級層序的海侵體系域中時，通常表現為向上變深的退積式沉積。當五級準層序處于三級層序的高位體系域中時，通常表現為向上變淺的加積-進積式沉積(見圖3)。

四級準層序組由4～6個五級準層序垂向疊加組合形成，其具體表現形式隨其在三級層序中所處的不同體系域而不同。當其處于三級層序的海侵體系域中時，通常表現為向上變深的退積式沉積。當其處于三級層序的高位體系域中時，四級準層序組總體表現為向上變淺的加積-進積式沉積(見圖3)。

根據露頭中巖性、沉積相轉換面、暴露特征及水體深度突然變化等界面特征，準層序類型及疊置關系，將柯坪水泥廠奧陶系剖面進一步劃分為6個三級層序。碳酸鹽巖臺地背景下，層序中體系域發育不全，以TST-HST組合為特征，無低水位體系域(見圖3)。

3 沉積體系及沉積演化

奧陶系沉積時期柯坪地區主要位于碳酸鹽巖臺地內部，主要為較淺水的半局限臺地、開闊臺地沉積環境，其次為淺海混積陸棚及較深水盆地沉積。開闊臺地又可以劃分為臺內淺灘、生屑灘、灘間海等微相，半局限臺地包括砂屑灘壩和瀉湖沉積(見圖3、圖4)。

新廠期-桃源期為半局限臺地相，并可分為砂屑灘和瀉湖沉積，以灰色、淺灰色亮晶砂礫屑灰巖、細晶云巖、殘余砂屑硅質巖為主要巖性，可見波狀層理，常見硅質結核，偶見沖刷面；道保灣期-大灣期海平面上升，為開闊臺地相沉積，主要有灘間海及臺內灘，灰質含量增加，云質含量減少，以亮晶顆粒灰巖為主，夾泥晶灰巖；達瑞威爾期早期為臺緣斜坡相沉積，典型特征是碎屑顆粒灘發育；達瑞威爾期晚期-艾家山期為混積陸棚沉積，泥巖與灰巖頻繁互層，偶夾砂屑灰巖(見圖4)。

4 結論

1)據露頭巖性、沉積相轉換面、暴露特征及水體深度突然變化等界面特征、準層序類型及疊置關系，將柯坪水泥廠地區奧陶系劃分為6個三級層序，層序中體系域發育不全，以TST-HST組合為特征，無低水位體系域。

2)柯坪地區奧陶系沉積時期多為碳酸鹽巖臺地，主要為較淺水的半局限臺地、開闊臺地沉積環境，其次為淺海混積陸棚沉積。新廠期-桃源期為半局限臺地相，并可分為砂屑灘和瀉湖沉積；道保灣期-大灣期海平面上升，為開闊臺地相沉積，主要有灘間海及臺內灘；達瑞威爾期早期為臺緣斜坡相沉積，達瑞威爾晚期-艾家山期為混積陸棚沉積。